晶体结构与性质(67)课件.ppt

1、第第3535讲晶体结构与性质讲晶体结构与性质【考纲要求考纲要求】1.1.了解原子晶体的特征了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。的结构与性质的关系。2.2.了解分子晶体结构与性质的关系。了解分子晶体结构与性质的关系。3.3.了解晶体的类了解晶体的类型型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。4.4.理解金属键的含理解金属键的含义义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。5.5.理

2、解离子键的形成理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。6.6.了解了解晶胞的概念晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。7.7.了解晶格能的了解晶格能的概念概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。了解晶格能对离子晶体性质的影响。考点考点1 1晶体与晶胞晶体与晶胞知识梳理知识梳理1.1.晶体与非晶体晶体与非晶体(1)(1)晶体与非晶体的比较晶体与非晶体的比较比较比较晶体晶体非晶体非晶体结构特征结构特征结构粒子结构粒子 排列排列结构粒子结构粒子 排列排列性质性质特征特征自范性自范性有

3、有没有没有熔点熔点固定固定不固定不固定异同表现异同表现 .周期性有序周期性有序无序无序各向异性各向异性各向同性各向同性实例实例冰、冰、NaClNaCl、FeFe玻璃、石蜡玻璃、石蜡两者区别方法两者区别方法间接方法间接方法:测定其是否有固定的测定其是否有固定的 .科学方法科学方法:对固体进行对固体进行 实验实验熔点熔点X-X-射线衍射射线衍射(2)(2)获得晶体的三条途径获得晶体的三条途径熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接气态物质冷却不经液态直接 。溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。凝固凝固(凝华凝华)2.2.晶胞晶胞(1)(1)概念概念:描述晶体结构的描述晶体结构的 。

4、(2)(2)晶体中晶胞的排列晶体中晶胞的排列“无隙并置无隙并置”。“无隙无隙”:相邻晶胞之间没有相邻晶胞之间没有 。“并置并置”:所有晶胞都是所有晶胞都是 排列的排列的,相同。相同。(3)(3)形状形状:一般而言晶胞都是平行六面体。一般而言晶胞都是平行六面体。基本单元基本单元任何间隙任何间隙平行平行取向取向(4)(4)晶胞中粒子数目的计算晶胞中粒子数目的计算均摊法。均摊法。如图如图:非长方体非长方体:如三棱柱如三棱柱141212112161 1【多维思考多维思考】提示提示:(1)1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)1.1.判断下列说法是否正确

5、判断下列说法是否正确,正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”。(1)(1)固态物质一定是晶体。固态物质一定是晶体。()(2)(2)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。()(3)(3)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。冰和固体碘晶体中相互作用力相同。()(4)(4)缺角的缺角的NaClNaCl晶体在饱和晶体在饱和NaClNaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。溶液中会慢慢变为完美的立方体块。()(5)(5)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。排列。()(6)(6)晶胞是晶体

6、中的最小的晶胞是晶体中的最小的“平行六面体平行六面体”。()(7)(7)立方晶胞中立方晶胞中,顶点上的原子被顶点上的原子被4 4个晶胞共用。个晶胞共用。()(8)(8)通过通过X X-射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。()提示提示:MNMNMNMN3 3MNMN2 22.2.如图为离子晶体空间构型示意图如图为离子晶体空间构型示意图:(:(阳离子阳离子,阴离子阴离子)以以M M代表阳离子代表阳离子,以以N N表示阴离子表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式写出各离子晶体的组成表达式:A A、B B、C C。考点演练考点演练考向一晶胞中粒子个数的计算考

7、向一晶胞中粒子个数的计算1 1.导学号导学号 96656230 96656230 某晶体的一部分如图所示某晶体的一部分如图所示,这种晶体中这种晶体中A A、B B、C C三种粒子三种粒子数之比是数之比是()A.394A.394B.142B.142C.294C.294D.384D.384B B2.2.如图是由如图是由Q Q、R R、G G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中其中R R为为+2+2价价,G,G为为-2-2价价,则则Q Q的化合价为的化合价为。答案答案:+3+3 1.1.晶胞是从晶体中晶胞是从晶体中“截取截取”出来具有代表性的出来具有代表

8、性的“平行六面体平行六面体”,但不一定但不一定是最小的是最小的“平行六面体平行六面体”。2.2.在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状要注意晶胞的形状,不同形状的不同形状的晶胞晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞如六棱柱晶胞中中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6 6、3 3、4 4、2 2个晶胞所共有。个晶胞所共有。练后反思练后反思考向二考查晶体密度和微粒间距离的计算考向二考查晶体密度和微粒间距离的计算晶胞参数晶胞参数,描述晶胞的大小和形状描

9、述晶胞的大小和形状,已知已知GeGe单晶的晶胞参数单晶的晶胞参数a=565.76 pm,a=565.76 pm,其密其密度为度为gcmgcm-3-3(列出计算式即可列出计算式即可)。晶体结构的相关计算晶体结构的相关计算1.1.晶胞计算公式晶胞计算公式(立方晶胞立方晶胞)a a3 3NNA A=nM(a:=nM(a:棱长棱长,:,:密度密度,N,NA A:阿伏加德罗常数的数值阿伏加德罗常数的数值,n:1 mol,n:1 mol晶胞所含晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量基本粒子或特定组合的物质的量,M:,M:组成的摩尔质量组成的摩尔质量)。归纳总结归纳总结考点考点2 2四类晶体的组成与性质四类晶

10、体的组成与性质知识梳理知识梳理1.1.金属键、金属晶体金属键、金属晶体(1)(1)金属键金属键:金属阳离子与自由电子之间的作用。金属阳离子与自由电子之间的作用。(2)(2)本质本质电子气理论电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气电子气”,被被所有原子共用所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起。从而把所有的金属原子维系在一起。(3)(3)金属晶体的物理性质及解释金属晶体的物理性质及解释2.2.离子晶体的晶格能离子晶体的晶格能(1)(1)定义定义:气态离子形成气态离子形成1 1摩离子晶体释放的能量摩离子晶体释

11、放的能量,通常取正值通常取正值,单位为单位为kJkJmolmol-1-1。(2)(2)影响因素影响因素离子所带电荷数离子所带电荷数:离子所带电荷数越多离子所带电荷数越多,晶格能越晶格能越 。离子的半径离子的半径:离子的半径越离子的半径越 ,晶格能越大。晶格能越大。(3)(3)与离子晶体性质的关系与离子晶体性质的关系晶格能越大晶格能越大,形成的离子晶体越形成的离子晶体越 ,且熔点越高且熔点越高,硬度越硬度越 。大大小小稳定稳定大大3.3.四种晶体类型的比较四种晶体类型的比较晶体类型晶体类型比较项目比较项目 分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体构成粒子构成粒子 .金属阳

12、离子、金属阳离子、自由电子自由电子 .粒子间的相粒子间的相互作用力互作用力 (某某些含氢键些含氢键).硬度硬度较小较小很大很大有的很大有的很大,有的有的很小很小较大较大分子分子原子原子阴、阳离子阴、阳离子范德华力范德华力共价键共价键金属键金属键离子键离子键熔、沸点熔、沸点较低较低很高很高有的很高有的很高,有的很低有的很低较高较高溶解性溶解性相似相溶相似相溶难溶于任何溶剂难溶于任何溶剂常见溶剂常见溶剂难溶难溶大多易溶于水等极大多易溶于水等极性溶剂性溶剂导电、传导电、传热性热性一般不导电一般不导电,溶于溶于水后有的导电水后有的导电一般不具一般不具有导电性有导电性电和热的电和热的良导体良导体晶体不导

13、电晶体不导电,水溶水溶液或熔融态导电液或熔融态导电物质物质类别类别及举例及举例大多数大多数 非金属单非金属单质、气态氢化物、质、气态氢化物、酸、酸、非金属氧化非金属氧化物物(SiO(SiO2 2除外除外)、绝、绝大多数有机物大多数有机物(有有机盐除外机盐除外)部分非金属单质部分非金属单质(如金刚石、硅、晶如金刚石、硅、晶体硼体硼),),部分非金属部分非金属化合物化合物(如如SiCSiC、SiOSiO2 2)金属单质金属单质与合金与合金(如如NaNa、AlAl、FeFe、青铜、青铜)金属氧化物金属氧化物(如如NaNa2 2O)O)、强碱、强碱(如如KOH)KOH)、绝大部、绝大部分盐分盐(如如N

14、aCl)NaCl)晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解原原子子晶晶体体金刚石金刚石(1)(1)每个碳与相邻每个碳与相邻 个碳以共价键结合个碳以共价键结合,形成正四面体结构形成正四面体结构(2)(2)键角均为键角均为 .(3)(3)最小碳环由最小碳环由 个个C C组成且六个原子不组成且六个原子不在同一平面内在同一平面内(4)(4)每个每个C C参与参与4 4条条C CC C键的形成键的形成,C,C原子数与原子数与C CC C键数之比为键数之比为 .SiOSiO2 2(1)(1)每个每个SiSi与与 个个O O以共价键结合以共价键结合,形成正形成正四面体结构四面体结构(2)(2)每个正四面体占

15、有每个正四面体占有1 1个个Si,4Si,4个个“O O”,n(Si)n(O)=n(Si)n(O)=.(3)(3)最小环上有最小环上有 个原子个原子,即即6 6个个O,6O,6个个SiSi4.4.典型晶体模型典型晶体模型1210910928284 46 612124 412121212分分子子晶晶体体干冰干冰(1)8(1)8个个COCO2 2分子构成立方体且在分子构成立方体且在6 6个面心又个面心又各占据各占据1 1个个COCO2 2分子分子(2)(2)每个每个COCO2 2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的COCO2 2分子有分子有 个个离离子子晶晶体体NaClNaCl(型型)(1)(1)

16、每个每个NaNa+(Cl(Cl-)周围等距且紧邻的周围等距且紧邻的ClCl-(Na(Na+)有有6 6个。每个个。每个NaNa+周围等距且紧邻的周围等距且紧邻的NaNa+有有 个个(2)(2)每个晶胞中含每个晶胞中含 个个NaNa+和和 个个ClCl-CsClCsCl(型型)(1)(1)每个每个CsCs+周围等距且紧邻的周围等距且紧邻的ClCl-有有 个个,每个每个CsCs+(Cl(Cl-)周围等距且紧邻的周围等距且紧邻的CsCs+(Cl(Cl-)有有8 8个个(2)(2)如图为如图为8 8个晶胞个晶胞,每个晶胞中含每个晶胞中含1 1个个CsCs+、1 1个个ClCl-121212124 44

17、 48 8金金属属晶晶体体简单立简单立方堆积方堆积典型代表典型代表Po,Po,配位数为配位数为 ,空间空间利用率利用率52%52%面心立面心立方最密方最密堆积堆积又称为又称为A A1 1型或铜型型或铜型,典型代表典型代表CuCu、AgAg、Au,Au,配位数为配位数为 ,空间利空间利用率用率74%74%体心立体心立方堆积方堆积又称为又称为A A2 2型或钾型型或钾型,典型代表典型代表NaNa、K K、Fe,Fe,配位数为配位数为 ,空间利用空间利用率率68%68%六方最六方最密堆积密堆积又称为又称为A A3 3型或镁型型或镁型,典型代表典型代表MgMg、ZnZn、Ti,Ti,配位数为配位数为

18、,空间利空间利用率用率74%74%6 612128 81212混混合合晶晶体体石墨石墨(1)(1)石墨层状晶体中石墨层状晶体中,层与层之间的作用是层与层之间的作用是 .(2)(2)平均每个正六边形拥有的碳原子个数平均每个正六边形拥有的碳原子个数是是 ,C,C原子采取的杂化方式是原子采取的杂化方式是 .(3)(3)每层中存在每层中存在键和键和键键,还有金属键还有金属键(4)C(4)CC C的键长比金刚石的的键长比金刚石的C CC C键长短键长短,熔点比金刚石的高熔点比金刚石的高(5)(5)硬度不大、有滑腻感、能导电硬度不大、有滑腻感、能导电范德华力范德华力2 2spsp2 2【多维思考多维思考】

19、1.1.判断下列说法是否正确判断下列说法是否正确,正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”。(1)(1)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。()(2)(2)晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(3)(3)原子晶体一定含有非极性键。原子晶体一定含有非极性键。()(4)(4)金属镁形成的晶体中金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有每个镁原子周围与其距离最近的原子有6 6个。个。()(5)(5)在在NaClNaCl晶体中晶体中,每个每个NaNa+周围与其距离最近的周围与其距离最近的NaN

20、a+有有1212个。个。()(6)(6)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()提示提示:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)2.2.在下列物质中在下列物质中:NaCl:NaCl、NaOHNaOH、NaNa2 2S S、H H2 2O O2 2、NaNa2 2S S2 2、(NH(NH4 4)2 2S S、COCO2 2、CClCCl4 4、C C2 2H H2 2、SiOSiO2 2、SiCSiC、晶体硅、金刚石。、晶体硅、金刚石。(1)(1)其中只含有离子键的离子晶体是其中只含有离子键的离子晶体是。(2)(2)其中既含有离

21、子键又含有极性共价键的离子晶体是其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是。(3)(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是。(4)(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是 。(5)(5)其中含有极性共价键的原子晶体是其中含有极性共价键的原子晶体是。(6)(6)其中属于分子晶体的是其中属于分子晶体的是 。提示提示:(1)NaCl(1)NaCl、NaNa2 2S S(2)NaOH(2)NaOH、(NH(NH4 4)2 2S S(3)(NH(3)(NH4 4)2 2S S

22、(4)Na(4)Na2 2S S2 2(5)SiO(5)SiO2 2、SiCSiC(6)H(6)H2 2O O2 2、COCO2 2、CClCCl4 4、C C2 2H H2 2考点演练考点演练考向一晶体类型的判断考向一晶体类型的判断1.1.下表给出几种氯化物的熔点和沸点下表给出几种氯化物的熔点和沸点:A A有关表中所列四种氯化物的性质有关表中所列四种氯化物的性质,有以下叙述有以下叙述:氯化铝在加热时能升华氯化铝在加热时能升华,四氯化硅在晶态时属于分子晶体四氯化硅在晶态时属于分子晶体,氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合合,氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数

23、据一致的是氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数据一致的是()A.A.B.B.C.C.D.D.NaClNaClMgClMgCl2 2AlClAlCl3 3SiClSiCl4 4熔点熔点/801801714714190190-70-70沸点沸点/1 4131 4131 4121 41218018057.5757.57解析解析:氯化铝的熔、沸点都很低氯化铝的熔、沸点都很低,其晶体应该是分子晶体其晶体应该是分子晶体,并且沸点比熔点并且沸点比熔点还低还低,加热时容易升华加热时容易升华;四氯化硅是共价化合物四氯化硅是共价化合物,并且熔、沸点很低并且熔、沸点很低,应该应该属于分子晶体属于分子晶体;氯化钠

24、是离子晶体。氯化钠是离子晶体。2.2.导学号导学号 96656232 96656232 有有A A、B B、C C三种晶体三种晶体,分别由分别由C C、H H、NaNa、ClCl四种元素中的四种元素中的一种或几种形成一种或几种形成,对这三种晶体进行实验对这三种晶体进行实验,结果见下表。结果见下表。项目项目熔点熔点/硬度硬度水溶性水溶性导电性导电性水溶液与水溶液与AgAg+反应反应A A811811较大较大易溶易溶水溶液水溶液(或熔融或熔融)导电导电白色沉淀白色沉淀B B3 5003 500很大很大不溶不溶不导电不导电不反应不反应C C-114.2-114.2很小很小易溶易溶液态不导电液态不导电

25、白色沉淀白色沉淀(1)(1)晶体的化学式分别为晶体的化学式分别为:A:A;B;B;C;C。(2)(2)晶体的类型分别为晶体的类型分别为:A:A;B;B;C;C。(3)(3)晶体中粒子间的作用力分别为晶体中粒子间的作用力分别为:A:A;B;B;C;C。解析解析:由表可知由表可知A A应为离子晶体应为离子晶体,B,B应为原子晶体应为原子晶体,C,C应为分子晶体应为分子晶体;又已知又已知A A、B B、C C分别由分别由C C、H H、NaNa、ClCl四种元素中的一种或几种形成四种元素中的一种或几种形成,再结合其水溶液再结合其水溶液与与AgAg+的反应的反应,可确定可确定:A:A为为NaCl,BN

26、aCl,B为为C(C(金刚石金刚石),C),C为为HCl;HCl;粒子间的作用力分粒子间的作用力分别为离子键、共价键和分子间作用力。别为离子键、共价键和分子间作用力。答案答案:(1)NaCl(1)NaClC(C(金刚石金刚石)HClHCl(2)(2)离子晶体原子晶体分子晶体离子晶体原子晶体分子晶体(3)(3)离子键共价键分子间作用力离子键共价键分子间作用力练后反思练后反思三角度判断晶体类型三角度判断晶体类型1.1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断(1)(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用力是离子键。微粒间的

27、作用力是离子键。(2)(2)原子晶体的构成微粒是原子原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。微粒间的作用力是共价键。(3)(3)分子晶体的构成微粒是分子分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用力为分子间作用力。微粒间的作用力为分子间作用力。(4)(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用力是微粒间的作用力是金属键。金属键。2.2.依据物质的分类判断依据物质的分类判断(1)(1)金属氧化物金属氧化物(如如K K2 2O O、NaNa2 2O O2 2等等)、强碱、强碱(NaOH(NaOH、KOHKOH等等)和绝大多数的盐类是离子和

28、绝大多数的盐类是离子晶体。晶体。(2)(2)大多数非金属单质大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧、非金属氢化物、非金属氧化物化物(除除SiOSiO2 2外外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外除有机盐外)是分子晶体。是分子晶体。(3)(3)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物类原子晶常见的化合物类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。体有碳化硅、二氧化硅等。(4)(4)金属单质是金属晶体。金属单质是金属晶体。3.3.根据各类晶体的特征性质判

29、断根据各类晶体的特征性质判断一般来说一般来说,低熔、沸点的化合物属于分子晶体低熔、沸点的化合物属于分子晶体;熔、沸点较高熔、沸点较高,且在水溶液中或熔且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体融状态下能导电的化合物为离子晶体;熔、沸点很高熔、沸点很高,不导电不导电,不溶于一般溶剂的不溶于一般溶剂的物质属于原子晶体物质属于原子晶体;能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。考向二晶体结构的分析与熔点的比较考向二晶体结构的分析与熔点的比较3.3.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是()A.A.金刚石金刚石 晶体硅晶体硅

30、 二氧化硅二氧化硅 碳化硅碳化硅B.CIB.CI4 4CBrCBr4 4CClCCl4 4CFCF4 4C.MgOHC.MgOH2 2ONON2 2OO2 2D.D.金刚石金刚石 生铁生铁 钠钠 纯铁纯铁B B解析解析:A A项项,物质全部为原子晶体物质全部为原子晶体,判断其熔、沸点高低可比较其原子半判断其熔、沸点高低可比较其原子半径径:SiCO,:SiCO,故键长关系为故键长关系为SiSiSiSiSiSiCSiCSiOCOCC,C,故故A A项中的熔、沸点项中的熔、沸点顺序错误顺序错误;B;B项项,为同种类型的分子晶体为同种类型的分子晶体,可比阿较其相对分子质量大小可比阿较其相对分子质量大小

31、,相相对分子质量越大对分子质量越大,熔、沸点越高熔、沸点越高;C;C项项,N,N2 2与与O O2 2为同种类型的分子晶体为同种类型的分子晶体,O,O2 2的熔、的熔、沸点比沸点比N N2 2高高;D;D项项,熔、沸点关系为金刚石熔、沸点关系为金刚石 纯铁纯铁 生铁生铁 钠钠,合金的熔、沸点合金的熔、沸点比纯金属低。比纯金属低。4.4.导学号导学号 96656233 96656233 下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.钛和钾都采取图钛和钾都采取图1 1的堆积方式的堆积方式B.B.图图2 2为金属原子在二维空间里的非密置层放置为金属原子在二维空间里的非密置层放置,此方式在三维空间里堆积

32、此方式在三维空间里堆积,仅仅得简单立方堆积得简单立方堆积C.C.图图3 3是干冰晶体的晶胞是干冰晶体的晶胞,晶胞棱长为晶胞棱长为a cm,a cm,则在每个则在每个COCO2 2周围最近且等距离的周围最近且等距离的COCO2 2有有8 8个个D.D.图图4 4是一种金属晶体的晶胞是一种金属晶体的晶胞,它是金属原子在三维空间以密置层采取它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABCABCABC堆积的结果堆积的结果D D解析解析:图图1 1表示的堆积方式为六方最密堆积表示的堆积方式为六方最密堆积,K,K采用体心立方堆积采用体心立方堆积,A,A错误错误;图图2 2在二维空间里的非密置层放置在二维空间

33、里的非密置层放置,在三维空间也能堆积形成体心立方堆积在三维空间也能堆积形成体心立方堆积,B,B错错误误;干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞,配位数为配位数为12,12,即每个即每个COCO2 2周围距离相等周围距离相等的的COCO2 2分子有分子有1212个个,C,C错误错误;该晶胞类型为面心立方最密堆积该晶胞类型为面心立方最密堆积,金属原子在三维金属原子在三维空间里密置层采取空间里密置层采取ABCABCABCABC堆积堆积,D,D正确。正确。5.(5.(20182018河北唐山校级期末河北唐山校级期末)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示有四种不同堆积方式的金

34、属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是有关说法正确的是()A.A.为简单立方堆积为简单立方堆积,为六方最密堆积为六方最密堆积,为体心立方堆积为体心立方堆积,为面心立方最为面心立方最密堆积密堆积B.B.每个晶胞含有的原子数分别为每个晶胞含有的原子数分别为1 1个个,2 2个个,2 2个个,4 4个个C.C.晶胞中原子的配位数分别为晶胞中原子的配位数分别为6,6,8,8,8,8,1212D.D.空间利用率的大小关系为空间利用率的大小关系为 离子晶体离子晶体 分子分子晶体。晶体。(2)(2)金属晶体的熔、沸点差别很大金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等汞

35、、铯等熔、沸点很低。熔、沸点很低。2.2.同种类型晶体熔、沸点的比较同种类型晶体熔、沸点的比较(1)(1)原子晶体原子晶体原子半径越小原子半径越小 键长越短键长越短 键能越大键能越大 熔、沸点越高熔、沸点越高如熔点如熔点:金刚石金刚石 碳化硅碳化硅 硅。硅。(2)(2)离子晶体离子晶体一般地说一般地说,阴、阳离子的电荷数越多阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小离子半径越小,则离子间的作用力越强则离子间的作用力越强,晶晶格能越大格能越大,其晶体的熔、沸点越高其晶体的熔、沸点越高,如熔点如熔点:MgOMgCl:MgOMgCl2 2,NaClCsCl,NaClCsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶

36、格能。晶格能越大衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定形成的离子晶体越稳定,熔点越高熔点越高,硬度越大。硬度越大。(3)(3)分子晶体分子晶体分子间作用力越大分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如点反常高。如H H2 2OHOH2 2TeHTeH2 2SeHSeH2 2S S。组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大相对分子质量越大,熔、沸点越高熔、沸点越高,如如SnHSnH4 4 GeHGeH4 4SiHSiH4 4CHCH4 4。组成和结构不相似的分子晶体组

37、成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近相对分子质量接近),),其分子的极性越大其分子的极性越大,熔、沸点越高熔、沸点越高,如如CHCH3 3OHCHOHCH3 3CHCH3 3。(4)(4)金属晶体金属晶体金属离子半径越小金属离子半径越小,离子电荷数越多离子电荷数越多,其金属键越强其金属键越强,金属晶体的熔、沸点金属晶体的熔、沸点越高越高,如熔、沸点如熔、沸点:NaMgAl:NaMgMgOCaClMgOCaCl2 2 冰冰 干冰干冰(3)(3)小于小于MgOMgO晶体中离子的电荷数大于晶体中离子的电荷数大于NaClNaCl晶体中离子电荷数晶体中离子电荷数;且且r(Mgr(Mg2+2+)r(

38、Nar(Na+)、r(Or(O2-2-)r(Cl)CuHCuH3 3BOBO3 3氢键和范德华力氢键和范德华力解析解析:(2)(2)在立方体的在立方体的8 8个顶点上和个顶点上和6 6个面心上各有个面心上各有1 1个个CaCa2+2+,故顶点上的故顶点上的CaCa2+2+与面心上的与面心上的CaCa2+2+最近且等距离最近且等距离,故由图故由图可以看出晶体中与可以看出晶体中与CaCa2+2+最近且最近且等距离的等距离的CaCa2+2+数为数为12;12;由图由图中未标号的中未标号的CuCu原子形成晶体后周围最紧邻的原子形成晶体后周围最紧邻的CuCu原子数为原子数为3+6+3=123+6+3=1

39、2。H H3 3BOBO3 3分子中分子中,硼原子最外层只有硼原子最外层只有3 3个电子个电子,B,B原子与原子与3 3个羟基相连个羟基相连,与氧原子形成与氧原子形成3 3对共用电子对对共用电子对,即形成即形成3 3个个键键,无孤电子对无孤电子对,杂杂化轨道数为化轨道数为3,3,故故B B原子采取原子采取spsp2 2杂化杂化;CNO;CNO-与与COCO2 2为等电子体为等电子体,CO,CO2 2为直线形结为直线形结构构,故故CNOCNO-也为直线形。也为直线形。CaFCaF2 2为离子晶体为离子晶体,Cu,Cu为金属晶体为金属晶体,H,H3 3BOBO3 3为分子晶为分子晶体体,故三种晶体

40、中熔点高低的顺序为故三种晶体中熔点高低的顺序为CaFCaF2 2CuHCuH3 3BOBO3 3;在硼酸分子中在硼酸分子中,氧原子氧原子与氢原子形成与氢原子形成1 1对共用电子对对共用电子对,氧元素的电负性很强氧元素的电负性很强,不同硼酸分子中的氧不同硼酸分子中的氧原子与氢原子之间形成氢键原子与氢原子之间形成氢键,另外硼酸分子之间还存在范德华力。另外硼酸分子之间还存在范德华力。真题体验真题体验 感悟考法感悟考法明确考向明确考向考向一晶胞的相关计算考向一晶胞的相关计算1.(1)(1.(1)(20172017全国全国卷卷)KIO)KIO3 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料晶体是一种性能良好的非

41、线性光学材料,具有钙钛具有钙钛矿型的立方结构矿型的立方结构,边长为边长为a=0.446 nm,a=0.446 nm,晶胞中晶胞中K K、I I、O O分别处于顶角、体心、分别处于顶角、体心、面心位置面心位置,如图所示。如图所示。K K与与O O间的最短距离为间的最短距离为nm,nm,与与K K紧邻的紧邻的O O个数为个数为。答案答案:(1)0.3151)0.31512 12(2)(2)(20172017全国全国卷卷)MgO)MgO具有具有NaClNaCl型结构型结构(如图如图),),其中阴离子采用面心立方最其中阴离子采用面心立方最密堆积方式密堆积方式,X,X射线衍射实验测得射线衍射实验测得Mg

42、OMgO的晶胞参数为的晶胞参数为a=0.420 nm,a=0.420 nm,则则 r(Or(O2-2-)为为nmnm。MnOMnO也属于也属于NaClNaCl型结构型结构,晶胞参数为晶胞参数为a=0.448 nm,a=0.448 nm,则则 r(Mnr(Mn2+2+)为为nmnm。答案答案:(2)0.148(2)0.1480.0760.076(3)(3)(20162016全国全国卷卷)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为晶胞中铜原子与镍原子的数量比为。若合金的密度为若合金的密度为d gcmd gcm-3-3,晶胞参数晶胞参数a=

43、a=nmnm。(4)(4)(20162016全国全国卷卷)GaAs)GaAs的熔点为的熔点为1 238,1 238,密度为密度为 g gcmcm-3-3,其晶胞结构如其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为图所示。该晶体的类型为,Ga,Ga与与AsAs以以键键合。键键合。GaGa和和AsAs的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为M MGaGa g gmolmol-1-1和和 ,原子半径分别为原子半径分别为 r rGaGa pm pm 和和r rAsAs pm,pm,阿伏加德罗常数值为阿伏加德罗常数值为N NA A,则则GaAsGaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为

44、。1AsmolMg(5)(5)(20152015全国全国卷卷)O)O和和NaNa能够形成化合物能够形成化合物F,F,其晶胞结构如图所示其晶胞结构如图所示,晶胞参数晶胞参数a=0.566 nm,Fa=0.566 nm,F的化学式为的化学式为;晶胞中晶胞中O O原子的配位数为原子的配位数为;列式计算晶体列式计算晶体F F的密度的密度(g(gcmcm-3-3)。考向二对晶胞结构的考查考向二对晶胞结构的考查2.(2.(20152015全国全国卷卷,37,37节选节选)(1)CO)(1)CO能与金属能与金属FeFe形成形成 Fe(CO)Fe(CO)5 5,该化合物的熔点该化合物的熔点为为253 K,25

45、3 K,沸点为沸点为376 K,376 K,其固体属于其固体属于晶体。晶体。解析解析:(1)Fe(CO)(1)Fe(CO)5 5的熔点为的熔点为253 K,253 K,较低较低,沸点也不高沸点也不高,所以其固体属于分子所以其固体属于分子晶体。晶体。答案答案:(1)(1)分子分子(2)(2)碳有多种同素异形体碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:石墨烯晶体金刚石晶体石墨烯晶体金刚石晶体在石墨烯晶体中在石墨烯晶体中,每个每个C C原子连接原子连接个六元环个六元环,每个六元环占有每个六元环占有个个C C原子。原子。在金刚石晶体中在金刚石晶体中,

46、C,C原子所连接的最小环也为六元环原子所连接的最小环也为六元环,每个每个C C原子连接原子连接个六元环个六元环,六元环中最多有六元环中最多有个个C C原子在同一平面。原子在同一平面。答案答案:(2)2)3 32 212124 4解析解析:(2)(2)由题中石墨烯晶体结构图示可得由题中石墨烯晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中在石墨烯晶体中,每个原子连每个原子连接接3 3个六元环个六元环,每个六元环由每个六元环由6 6个个C C原子构成原子构成,每个六元环占有的每个六元环占有的C C原子数为原子数为6 6 =2;=2;观察金刚石晶体的空间构型观察金刚石晶体的空间构型,以以1 1个个C C原子为标准计

47、算原子为标准计算,1,1个个C C原子和原子和 4 4个个 C C原子相连原子相连,则它必然在则它必然在4 4个六元环上个六元环上,这这4 4个个C C原子中每个原子中每个C C原子又和另外原子又和另外3 3个个C C原子相连原子相连,必然又在另外必然又在另外3 3个六元环上个六元环上,3,34=12,4=12,所以每个所以每个C C原子连接原子连接1212个六个六元环元环,而每一个碳原子与其他而每一个碳原子与其他4 4个个C C原子形成正四面体原子形成正四面体,由此可得在金刚石晶由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有体的六元环中最多有4 4个个C C原子共面。原子共面。13点击进入点击进入 课时集训课时集训点击进入点击进入 过关阶段检测过关阶段检测(六六)(A)(A)